(57)【要約】【課題】振動の検出または抑制が施されるべき物体の表面に圧電素子を接着材或はボルトや押さえ金具にて取り付けた場合に生ずる接着材劣化や廃棄時の分解困難或はボルトや押さえ金具による圧電素子の締付け崩壊の問題を克服した圧電式振動検出／抑制装置を提供する。【解決手段】圧電材の層とその少なくとも一方の面に設けられた電極とを有する圧電素子を振動の検出または抑制が施されるべき物体の表面に取付ける手段として、圧電材層をその厚み方向に横切って物体に植設された複数個のピンが使用される。【選択図】図１
2006017534.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電材の層とその少なくとも一方の面に設けられた電極とを有する圧電素子を含み、前記圧電素子は振動の検出または抑制が施されるべき物体の表面に前記圧電材層をその厚み方向に横切って該物体に植設された複数個のピンにより該物体に取り付けられていることを特徴とする圧電式振動検出／抑制装置。
【請求項２】
前記ピンは前記圧電素子の全域に亙って実質的に均一に分布されていることを特徴とする請求項１に記載の圧電式振動検出／抑制装置。
【請求項３】
前記の実質的に均一に分布された前記ピンは碁盤目状に配列されていることを特徴とする請求項２に記載の圧電式振動検出／抑制装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子により物体の振動を検出し或は抑制する圧電式振動検出／抑制装置に係る。
【背景技術】
【０００２】
圧電材の板やブロックが伸縮力をかけられるとその対向面間に電位差を生じ、また逆にその対向面間に電位差をかけられると伸縮しようとすることを利用して、圧電素子を自動車の車体やトランスミッション等の振動が問題となる物体の表面に接着材により取り付け、これに一対の電極を付加して該物体の振動を電気的に検出し、或いは該物体の振動を電気的に抑制することが考えられている。そのような技術に関する発明提案は、例えば下記の特許文献１、２、３に記載されている。
【特許文献１】特開２００１−１２７３５４号公報
【特許文献２】特開平５−１３３４３５号公報
【特許文献３】実開平６−３２７８７号公報
【０００３】
上記の特許文献１には、圧電体層を物体の表面に取り付ける接着材層の劣化やばらつきを抑え、また製造工程を簡略化するために、物体上に圧電材と同じ結晶構造に誘導できるアミノポリカルボン酸金属錯体とアミンとの塩から生成された薄膜層を形成し、その薄膜層を介して物体と圧電体層とを接合することを提案されている。上記の特許文献２には、物体に入力される振動の加振周波数が変化しても常に物体の振動レベルを低レベルに保ち、また物体への入力振動の加振周波数に対し最も低い振動レベルが得られる固有振動周波数への変更制御を行うべく、物体に圧電素子を取り付け、物体に入力される振動の加振周波数に対し低い振動レベルが得られるような電圧を圧電素子に印加し、圧電素子により物体に内部引張り力または内部圧縮力を与えることで物体の固有振動周波数を変えること、また印加電圧をパラメータとして予め測定しておいた振動レベル特性データに基づき圧電素子への印加電圧を固有振動周波数制御手段により制御することが提案されているが、いずれにしても圧電素子は物体の表面に接着により取り付けられている。上記の特許文献３には、軽量でトランスミッションの整備の際に邪魔にならない構造にて自動車のトランスミッションに振動低減効果の大なる振動低減装置を設けるべく、エンジンの振動を振動センサにて検出し、エンジンとトランスミッションとの間にあるフライホイールハウジングに圧電素子を固着し、振動センサの検出値に基づきコントローラにより圧電素子を制御することが提案されているが、フライホイールハウジングへの圧電素子の固着は接着材によるものと推定される。
【０００４】
また、圧電素子の取り付けをボルトや押さえ金具等により行うことも、例えば下記の特許文献４に示されている如く考えられている。
【特許文献４】実開平９−９８５８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
圧電素子を振動の検出または抑制が施されるべき物体の表面に接着材により取り付けることは比較的簡単であるが、接着材は固化しても弾性率が低いので、物体に生じた振動が圧電素子に伝わる途中で接着材層により吸収されやすく、物体と圧電素子の間の振動の伝達感度が低下し、またその度合は温度や接着材層の疲労等に基づく劣化によっても影響されるという問題がある。
【０００６】
また圧電材としては、単結晶系、セラミック系、高分子系等のいくつかのものがあるが、鉛を含むセラミック系圧電材等の如く使用後の廃棄が環境保全上制限されることから廃棄に際しては圧電装置の分解が必要となる場合があり、そのとき接着材による接着は分解が困難であるという問題がある。
【０００７】
また単結晶系、セラミック系、高分子系等の材料よりなる圧電材は脆く、しかも滑りやすいので、ボルトや押さえ金具等により圧電素子を安定した状態に取り付けることは非常に困難である。
【０００８】
本発明は、振動の検出または抑制が施されるべき物体の表面に圧電素子を取り付けることに関する上記の困難を克服した圧電式振動検出／抑制装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するものとして、本発明は、圧電材の層とその少なくとも一方の面に設けられた電極とを有する圧電素子を含み、前記圧電素子は振動の検出または抑制が施されるべき物体の表面に前記圧電材層をその厚み方向に横切って該物体に植設された複数個のピンにより該物体に取り付けられていることを特徴とする圧電式振動検出／抑制装置を提案するものである。
【００１０】
前記ピンは前記圧電素子の全域に亙って実質的に均一に分布されていてよく、そのように実質的に均一に分布されたピンは碁盤目状に配列されたものであってよい。
【発明の効果】
【００１１】
上記の如く、圧電式振動検出／抑制装置が、圧電材の層とその少なくとも一方の面に設けられた電極とを有する圧電素子を含み、前記圧電素子が振動の検出または抑制が施されるべき物体の表面に前記圧電材層をその厚み方向に横切って該物体内に植設された複数個のピンにより該物体に取り付けられていれば、接着材を用いることなく、また圧電材層にその脆さを露呈させる締付け力を作用させることなく、物体の振動に基づくその表面の伸縮を上記の如き複数個のピンにより圧電素子に伝え、また電圧の付加により圧電素子に生じた伸縮を上記の如き複数個のピンにより物体の表面に伝えて該物体の表面を伸縮させることができる。
【００１２】
その場合、前記ピンが圧電素子の全域に亙って実質的に均一に分布されていれば、圧電素子の全域を物体の振動に基づくその表面の伸縮に対応させて伸縮させ、また電圧の付加により圧電素子の全域に生じた伸縮に対応させて物体の表面を伸縮させることができ、物体表面の伸縮と圧電素子の伸縮をより正確に対応させ、圧電素子による物体の振動検出または振動抑制の精度を高めることができる。前記の実質的に均一に分布された前記ピンが碁盤目状に配列されていれば、圧電素子の全域に亙る圧電素子と物体表面の伸縮に対する対応により高い均一性が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
添付の図１は本発明による圧電式振動検出／抑制装置を一つの実施の形態ついて示す幾分解図的縦断面であり、図２は図１の圧電式振動検出／抑制装置の電気回路を除く平面図であり、図３は図１および図２に示す圧電式振動検出／抑制装置より圧電材の層を取り出して示す平面図である。
【００１４】
これらの図に於いて、１０にて全体的に示された圧電式振動検出／抑制装置は、振動の検出または抑制が施されるべき物体１２の表面に取付け枠１４とボルト１６により取付けられている。
【００１５】
圧電式振動検出／抑制装置１０は、圧電材の層１８と、図示の例ではその両方の面に設けられた電極２０および２２とを有する圧電素子２４を含んでおり、物体１２の表面に圧電材層１８をその厚み方向に横切って植設された複数個のピン２６により取り付けられている。図示の例では、圧電式振動検出／抑制装置１０は、電極２０と２２とがインダクタンス２８と抵抗３０とを直列に含む回路３２により連結され、圧電材層１８により感知される物体１２の振動に応じて物体１２に振動抑制力を付与する所謂パッシブタイプの圧電式振動検出／抑制装置として構成されている。尚、物体１２が導電性の物体であれば、電極２０は省略され、物体１２が一方の電極とされてもよい。
【００１６】
図示の例では、圧電材層１８は、図３に示されている如く、その長方形の平面輪郭のほぼ全域にわたって延在する碁盤目配列に従って、その厚みを横切る方向にピン２６を通す孔３４が設けられている。電極２０にも孔３４の碁盤目配列に対応する孔３６が貫通して開けられており、また物体１２には孔３４の碁盤目配列に対応する碁盤目配列の孔３８が図示の如き所定の深さまで開けられている。
【００１７】
かくして、圧電式振動検出／抑制装置１０の組立ては、碁盤目配列の孔３８を開けられた物体１２上に電極２０をその碁盤目配列の孔３６が物体１２の孔３６に整合するよう載置し、その上に圧電材層１８をその孔３４が電極２０の孔３６および物体１２の孔３８に整合するよう載置し、圧電材層１８の上面からその孔３４内にピン２６をその後端が圧電材層１８の上面に一致するまで打ち込んでピン２６を物体１２の孔３８に植設させ、その後圧電材層１８の上に電極２２を載置し、かかる重合体を取付け枠１４とボルト１６により物体１２に固定すればよい。この場合、ボルト１６による取付け枠１４の締付けは、圧電材層１８と電極２０，２２の重合体をその周縁部にて物体１２に固定すれば足りるものであり、圧電材層１８にその脆さを露呈させるような締付け力である必要はない。また取付け枠１４の電極２２に当接する重合体押え面の高さが圧電材層１８と電極２０，２２の重合高さに対応して所定値に設定されていれば、圧電材層１８の取り付けに当ってそれに作用する押圧力は、たとえボルト１６の締付け力にばらつきがあっても、その影響はうけない。尚、この構造では、ピン２６はセラミック等の絶縁材によりつくられる。
【００１８】
以上の如き構造によれば、特に図１の断面構造より明らかな通り、圧電材層１８にはその脆さを露呈させるような締付け力は何ら作用されず、物体１２の振動に基づくその表面の伸縮は圧電材層１８の厚みを横切って物体１２に植設された複数個のピン２６によりそれに垂直方向に圧電素子１８に伝えられ、また電圧の付加により圧電素子１８に生じた伸縮はそのような複数個のピン２６によりそれに垂直方向に物体１２に伝えられる。
【００１９】
以上に於いては本発明を一つの実施の形態について詳細に説明したが、かかる実施の形態について本発明の範囲内にて種々の変更が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明による圧電式振動検出／抑制装置を一つの実施の形態ついて示す幾分解図的縦断面。
【図２】図１の圧電式振動検出／抑制装置の電気回路を除く平面図。
【図３】図１および図２に示す圧電式振動検出／抑制装置より圧電材の層を取り出して示す平面図。
【符号の説明】
【００２１】
１０…圧電式振動検出／抑制装置、１２…物体、１４…取付け枠、１６…ボルト、１８…圧電材層、２０，２２…電極、２４…圧電素子、２６…ピン、２８…インダクタンス、３０…抵抗、３２…回路、３４…圧電材層の孔、３６…電極２０の孔、３８…物体の孔
【図１】
2006017534.tif 000003
【図２】
2006017534.tif 000004
【図３】
2006017534.tif 000005